Patent ES-2901187-T3 (ES)
Title: Sensor de imagen con rango dinámico alto
Inventor: DIASPARRA BRUNO
IPC: H04N5/3745
Filed: 2018-12-06
Granted: 2022-03-21
Abstract: Sensor de imagen de píxel activo que comprende: - una matriz (1) de píxeles dispuestos en filas (ri) y columnas (cj), donde las filas (Ri) definen una alineación horizontal de píxeles y las columnas (Cj), una alineación vertical de píxeles; - un circuito (3) de lectura que incluye una vía (rcj) de lectura distinta por columna (Cj) de píxeles y configurado para establecer por conversión de analógica a digital, un valor digital representativo de la cantidad de cargas integradas por un píxel durante una duración de exposición del píxel, y emitir sucesivamente dichos valores digitales establecidos en cada vía de lectura para cada fila de la matriz; - un bloque (4) de tratamiento digital configurado para aplicar tratamientos digitales a dichos valores digitales proporcionados como salida por el circuito de lectura; y siendo la estructura de los píxeles tal que cada píxel comprende: - un fotodiodo (PHD), un nodo (MN) de memoria y un nodo (SN) de lectura, y - un primer transistor (T1) de reinicio de fotodiodo configurado para reiniciar selectivamente el fotodiodo, - un segundo transistor (T2) de reinicio del nodo de lectura configurado para reiniciar selectivamente el nodo de lectura, - un primer transistor (TA) de transferencia para autorizar selectivamente la transferencia de las cargas eléctricas integradas por el fotodiodo, al nodo (MN) de memoria, - un segundo transistor (TB) de transferencia para autorizar selectivamente la transferencia de las cargas almacenadas en el nodo (MN) de memoria, al nodo (SN) de lectura, - un transistor (TF) montado como seguidor de tensión y configurado para aplicar selectivamente la tensión en los bornes del nodo (SN) de lectura sobre la vía (rcj) de lectura de la columna del píxel, cuando se selecciona la fila del píxel para la lectura, caracterizado por que: - en cada columna de píxeles, el nodo de lectura, el transistor de reinicio del nodo de lectura y el transistor montado como seguidor de tensión son compartidos verticalmente por al menos dos píxeles sucesivos en la columna, - el primer y segundo transistores (T1, T2) de reinicio y el segundo transistor (TB) de transferencia están cada uno activado por una señal de comando respectiva (Rst1<i>, Rst2<i>, TRB<i,i+1>) común a todos los píxeles de la misma fila y el primer transistor (TA) de transferencia está activado por una señal de control (TRA<j>) común a todos los píxeles de la misma columna de píxeles; y el sensor también comprende un controlador (2) configurado para activar los transistores de los píxeles, el circuito de lectura y el bloque de tratamiento digital para ordenar una toma de imagen con obturación global en modo dinámico alto que incluye: - una fase de integración con obturación global que comprende - una exposición global de los píxeles de las columnas impares durante un primer tiempo (TL) de integración que comienza después de un reinicio global de los fotodiodos de la matriz, y que finaliza simultáneamente para todos los píxeles de las columnas impares, con una primera transferencia global (GTRA-L) de cargas de los fotodiodos hacia el nodo de memoria de dichos píxeles; y - una exposición global de los píxeles de las columnas pares durante un segundo tiempo (TS) de integración diferente del primero que comienza después de un reinicio global de los fotodiodos de la matriz, y que finaliza simultáneamente para todos los píxeles de las columnas pares, con una primera transferencia global (GTRA- S) de cargas del fotodiodo hacia el nodo (MN) de memoria de dichos píxeles, y luego - una fase de lectura secuencial, por par de filas (LPi,i+1), formando los píxeles de un par de filas situados en la misma columna (Cj), dos a dos un par vertical de píxeles con un nodo (SN) de lectura compartida y dicha fase de lectura es tal que una secuencia de lectura de un par de filas comprende, para cada par vertical de píxeles (PP(i,i+1)j), las etapas de: - establecer un primer valor digital (Vr) por el circuito (2) de lectura, que es una medida de la suma analógica de las cargas integradas por cada uno de los píxeles de dicho par vertical de píxeles durante la duración de exposición de la columna respectiva, luego - establecer un segundo valor digital (Vir) correspondiente a la otra duración de exposición, por interpolación horizontal (FIH) por el bloque (4) de tratamiento digital de primeros valores digitales establecidos en la secuencia de lectura del par actual de filas, para al menos dos pares de píxeles verticales en columnas contiguas, a cada lado de la columna del par vertical de píxeles considerado, donde dichas columnas contiguas están asociadas con dicha otra duración de exposición, y - establecer un valor dinámico alto (VHDR) de salida para dicho par vertical de píxeles a partir de dicho primer valor digital, leído, y dicho segundo valor digital, interpolado, por comparación con al menos un primer umbral (VSAT).